過濾系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于過濾對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統。該過濾系統包括：可變形壁（3），該可變形壁（3）限定出其內部的腔室（2）；以及布置在腔室中的管狀隔膜（4）。此外，該系統設置成使腔室壁分別向內和向外周期性地變形，以便對存在于腔室中、隔膜外部的流體進行過濾。
【專利說明】過濾系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統，該過濾系統包括:可變形壁，該可變形壁限定出其內部的腔室；以及布置在該腔室中的管狀隔膜。
【背景技術】
[0002]為了分析人體胃腸中的處理，需要提供一種有效的過濾系統。
[0003]與前言相應的過濾系統是已知的，其中，待過濾的流體流經置于腔室中的管道。隔膜被布置在管道的內側。
[0004]然而，實際中出現的情況是，固體顆粒聚積在隔膜上而形成了結塊，從而惡化了過濾過程。為了提高隔膜的過濾效率，結塊形成能夠通過應用機械過程(例如，沿著隔膜進行擦拭或施加剪流)而被抑制。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種與前言相應的系統，其中，該系統設置成使腔室壁分別向內和向外周期性地變形，以便對存在于腔室中、隔膜外部的流體進行過濾，其中，隔膜包括管狀支撐元件和布置在該管狀支撐元件的外表面上的隔膜層，該隔膜層包括通道，該通道的直徑隨著相對于管狀隔膜的縱向軸線的徑向偏移的增大而減小。
[0006]通過在腔室中、在隔膜的外側提供待過濾的流體，并且通過借助于機械地改變腔室的體積而引起流體流動，有效的過濾過程能夠被執行，其中結塊的生長被極大地減少。運動腔室的擠壓、揉捏和/或推擠作用迫使切向流沿著隔膜表面并且產生了抵制結塊形成的剪切力。
[0007]有利地，根據本發明的系統實現了隔膜位于過濾管道的外側的過濾構型，使得在原則上，不需要用以清潔隔膜的機械零件。此外，如果需要機械清洗作用，由于隔膜的外部位置，這樣的過程于是能夠相對較容易地執行。
[0008]本發明還涉及一種對含有固體顆粒的流體進行過濾的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]現在將參考附圖，僅以示例性的方式對本發明的實施例進行描述，在附圖中:
[0010]圖1示出了根據本發明的過濾系統的示意性剖視圖，以及
[0011]圖2示出了根據本發明的過濾系統的管狀隔膜的示意性剖視側視圖。
[0012]附圖僅僅是根據本發明的優選實施例的示意性視圖。在附圖中，相同的附圖標記指代相同或相應的零件。
【具體實施方式】
[0013]圖1示出了根據本發明的過濾系統I的示意性剖視圖。過濾系統I設置成對含有固體顆粒的流體進行過濾并且包括多個數量的限定在在可變形壁3a_d內部的腔室2a_d。此外，系統I包括布置在相應的腔室2a-d中的對應的管狀隔膜4a_d。
[0014]系統包括殼體5a_d，腔室2a_d容置在殼體5a_d中。此外，過濾系統I包括多個數量的中間腔室構件6a_d和相應的中間管狀隔膜7a_d，以便使腔室2和隔膜4連續地布置。在示出的實施例中，腔室2和隔膜4各自分別形成閉合回路。
[0015]應注意，隔膜4和中間隔膜7能夠集成為單體元件。作為示例，第一管狀隔膜4a和相鄰的第二管狀隔膜4b能夠實施為單個隔膜，該單個隔膜包括第一隔膜4a和第二隔膜4b之間的中間管狀隔膜7a。
[0016]在示出的實施例中，管狀隔膜4a的縱向軸線A大體上平行于相應的腔室2a的對稱軸線。在圖1中，相應腔室的對稱軸線Y與隔膜4a的縱向軸線A重合。
[0017]在過濾系統I的操作過程中，待過濾的流體大體上沿平行于腔室2的對稱軸線Y的方向流經腔室2a-d。流動通過使腔室壁3相對于腔室2的對稱軸線Y沿徑向方向向內和向外周期性地變形而引起。通過使腔室壁3以蠕動運動的方式周期性地變形，產生了沿平行于對稱軸線Y的方向的流體流動。
[0018]關于這一點，蠕動運動被理解為腔室壁徑向對稱的收縮和張弛(像沿著腔室的對稱軸線Y傳播的波一樣地進行)，從而沿著腔室的對稱軸線Y沿傳播方向P向前推動材料。這種蠕動運動模擬了消化道周圍的平滑肌收縮時的蠕動，以推進內含物經過所述腸道。蠕動迫使食物球(稱為食團或團塊)沿著胃腸道移動。
[0019]通過擠壓、揉捏和/或推擠腔室壁3，流體被混合并且以橫向流或切向流的方式平行于隔膜的外表面被推進。按照有利的方式，產生有剪切力，該剪切力抵制了有待于從流體過濾出的固體顆粒的不希望的聚積的形成(也稱為結塊)。
[0020]優選地，腔室壁3包括柔性套，該柔性套能夠容易地變形(例如通過在相應的殼體5的其余部分中施加欠壓和/或過壓)。然而，腔室壁可包括剛性部分，所述剛性部分能夠徑向向內和向外運動(例如，通過致動器驅動)。
[0021]由于使用了具有相應隔膜4的多個數量的腔室2，因此能夠執行高效的過濾過程。此外，該過程還能夠非常有效地執行。在示出的實施例中，多個數量的柔性壁3b-3d被設置在徑向向內的位置，而單個柔性壁3a在徑向向內的位置和徑向向外的位置之間周期性地運動。然后，可用隔膜表面與腔室中的流體體積相比相對較大，從而能夠在過濾過程中獲得高的效率。此外，通過形成腔室和相應的隔膜管道的回路，過濾過程能夠連續地執行。原則上，作為替代方案，也能夠實施開鏈式的腔室和相應隔膜管道。此外，也能夠應用包括單個管狀隔膜的單個腔室來執行過濾過程。
[0022]圖2示出了根據本發明的過濾系統I的管狀隔膜4的示意性剖視側視圖。隔膜4包括管狀支撐元件10和布置在管狀支撐元件的外表面12上的隔膜層11，從而有效隔膜部分11位于管道4的外側。隔膜4中的通道15的直徑隨著相對于管道4的縱向軸線A的徑向偏移的增大而減小。由于隔膜層位置的作用，進一步抵制了結塊的形成。
[0023]在示出的實施例中，管狀支撐元件10和隔膜層11形成整體模塊。作為替代方案，管狀支撐元件10和隔膜層11單獨地形成并且安裝到彼此。隔膜可以由陶瓷材料制成，或者由例如聚合物的其它材料制成。
[0024]按照非常有利的方式，過濾系統I進一步包括流體可滲透的剛性管狀結構13，該管狀結構13布置在隔膜4的外表面14上并且限定了可變形壁3的最小徑向位置Rmin,該最小徑向位置Rmin大于隔膜4的外表面徑向位置RMbrane;。
[0025]通過應用流體可滲透的剛性管狀結構13，腔室2的容積相對較小，而流經剛性結構的流體能夠被迫使經過環狀空間流動，該環狀空間具有環狀徑向偏移Rtjffsrt并且沿著隔膜沿切向方向圍封管道4，從而更進一步地提高過濾過程的效率。
[0026]流體可滲透的剛性管狀結構例如被實施為護套。原則上，足夠堅硬以迫使可變形壁停止徑向向內運動越過大于隔膜的外表面徑向位置的最小徑向位置、但對于待過濾的流體而言是可滲透的各種編織的或非編織的材料都適于用作上述流體可滲透的剛性管狀結構。
[0027]可選地，過濾系統設置有用于對腔室中的流體加熱的加熱元件(例如，在待過濾的流體的粘度增大到超過所需水平的情況下)。
[0028]根據本發明的過濾系統能夠被用于在對胃腸道中的處理進行分析時過濾腸道中的的測試內含物。
[0029]然而，其它類型的流體也能夠通過使用本發明的系統進行過濾(例如，在制藥模型或其它實驗室模型中進行分析的漿體或流體)。
[0030]實驗表明，具有50厘米的長度、10厘米的外徑和100納米的孔徑的管狀隔膜能夠執行漿體的過濾，使得在3小時的時間段3毫升/分鐘的過濾速度是可能的。
[0031]本發明不限于本文描述的實施例。應當理解的是許多變形都是可能的。
[0032]代替在腔室中應用單個管狀隔膜，能夠將多個數量的管狀隔膜布置在根據本發明的過濾系統的腔室中。
[0033]其它這樣的變形將對本領域技術人員來說是顯而易見的并且被認為落入如所附權利要求中限定的本發明的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統，包括:可變形壁，所述可變形壁限定出其內部的腔室；以及布置在所述腔室中的管狀隔膜，其中，所述系統設置成使所述腔室壁分別向內和向外周期性地變形，以便對存在于所述腔室中、所述隔膜外部的流體進行過濾，其中，所述隔膜包括管狀支撐元件和布置在所述管狀支撐元件的外表面上的隔膜層，所述隔膜層包括通道，所述通道的直徑隨著相對于所述管狀隔膜的縱向軸線的徑向偏移的增大而減小。
2.根據權利要求1所述的過濾系統，其中，所述管狀隔膜的縱向軸線大體上平行于所述腔室的對稱軸線。
3.根據權利要求1所述的過濾系統，其中，所述管狀支撐元件和所述隔膜層形成整體模塊。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的過濾系統，其中，所述隔膜由陶瓷材料制成。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的過濾系統，其中，所述可變形壁包括柔性套。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的過濾系統，其中，所述系統設置成使所述腔室壁以蠕動運動方式周期性地變形。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的過濾系統，進一步包括流體可滲透的剛性管狀結構，所述管狀結構布置在所述隔膜的外表面上并且限定了所述可變形壁的最小徑向位置，所述最小徑向位置大于所述隔膜的外表面的徑向位置。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的過濾系統，進一步包括用于對所述腔室中的流體加熱的加熱元件。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的過濾系統，包括連續布置的多個數量的腔室，每個所述腔室包括布置在相應的腔室中的管狀隔膜。
10.根據權利要求9所述的過濾系統，其中，各個管狀隔膜也連續地連接。
11.根據權利要求9或10所述的過濾系統，其中，所述腔室和/或所述隔膜形成了閉合回路。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的過濾系統，包括布置在所述腔室中的多個數量的管狀隔膜。
13.一種對含有固體顆粒的流體進行過濾的方法，包括以下步驟: 設置可變形壁和管狀隔膜，所述可變形壁在其內部限定有腔室，所述管狀隔膜布置在所述腔室中，所述隔膜具有徑向外表面，以及 使所述腔室壁在徑向向外位置和接近于所述隔膜的徑向外表面的徑向向內位置之間分別向內和向外周期性地變形，以便對存在于所述腔室中、所述隔膜外部的流體進行過濾。
【文檔編號】B01D63/06GK103702746SQ201280036854
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年5月31日
【發明者】M·米尼庫斯 申請人:荷蘭應用自然科學研究組織Tno